[发明专利]一种具有单向合分电极结构的开关及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种具有单向合分电极结构的开关及其驱动方法，包括内部为真空环境的开关腔体，开关腔体的内部设置有单向合分电极结构，单向合分电极结构包括静电极和动电极，静电极上开有能够穿过动电极的触发孔，动电极穿过触发孔时与静电极接触，其中动电极与导杆连接，导杆带动动电极穿过触发孔；其中导杆与开关腔体的底部焊接有金属波纹管，静电极与静端引线端连接。该开关能够通过动电极在同一方向上的运动实现快速合分，并且其保持合闸状态的时间能够通过改变动电极的运动速度或电极的尺寸进行调节。

技术领域

本发明属于电力开关技术领域；具体涉及一种具有单向合分电极结构的开关，还涉及上述开关的驱动方法。

背景技术

近年来，随着我国电力事业的迅速发展以及环保意识的增强，电能的生产、传输、消费正朝着清洁化、高效化、多元化的方向迈进。由此，对新型电力设备的需求亦愈加旺盛。特别是，针对快速导通一段特定时间(几个ms)的电力开关的需求，全控型电力半导体器件(如MOSFET，IGBT，IGCT等)可能是最好的选择。

但是，这类型的开关目前存在容量小，耐压低的缺点，因此，在低压小容量的场合应用的较为广泛。真空触发间隙能够很好的克服以上缺点，其导通电流可达上百千安培，工作电压可达上百千伏。然而，在真空的环境中，等离子体(电弧)完全由电极材料的金属蒸汽电离产生，弧后介质强度恢复速度较快，致使其在电流过零时，两端迅速恢复到高绝缘状态而切断电路，因此，真空触发间隙在使用时存在触发导通及续流的不稳定性。真空开关具有良好的耐压和通流能力，其性能不弱于真空触发间隙。同时，当真空开关处于合闸状态时，能够可靠的导通电路。但是，在需要快速导通一定时间的工作状况下，需要真空开关在很短的时间内完成导通和快速分断两种状态的切换，这对开关的操动机构及真空灭弧室的性能要求极高，几乎不可能实现。

发明内容

本发明提供了一种具有单向合分电极结构的开关及其驱动方法，该开关的电极结构能够通过动电极在同一方向上的运动实现快速合分，并且其保持合闸状态的时间能够通过改变动电极的运动速度或电极的尺寸进行调节。

本发明的技术方案是：一种具有单向合分电极结构的开关，包括内部为真空环境的开关腔体，开关腔体的内部设置有单向合分电极结构，单向合分电极结构包括静电极和动电极，静电极上开有能够穿过动电极的触发孔，动电极穿过触发孔时与静电极接触，其中动电极与导杆连接，导杆带动动电极穿过触发孔；此外，导杆与开关腔体的底部焊接有用于动密封的金属波纹管，静电极与静端引线端连接。

更进一步的，本发明的特点还在于：

其中动电极穿过触发孔时动电极的外壁与触发孔的内壁接触；或者，触发孔或动电极上设置有辅助金属结构，通过辅助金属结构使动电极和静电极间接接触导通。

其中动电极为圆柱形结构，且触发孔与动电极相匹配。

其中辅助金属结构为金属条或弹性导电体。

其中导杆还与操动机构连接，操动机构带动导杆和动电极做直线运动。

本发明的另一技术方案是：一种具有上述单向合分电极结构的开关的驱动方法，包括动电极设置在静电极的一侧，且动电极与静电极处于分离状态，导杆带动动电极朝向靠近静电极的方向移动，在动电极穿过触发孔的过程中，动电极始终与静电极接触，动电极继续沿着该方向移动并到达静电极的另一侧，且动电极与静电极分离至特定的位置，则该开关完成了一次合分动作；其中动电极和静电极接触截面的长度，以及动电极的运动速度控制保持合闸状态的时间t。

更进一步的，本发明的特征还在于：

其中，该开关完成一次开关合分动作之后，其动电极沿着反方向运动，且穿过触发孔，此时动电极与静电极接触，动电极继续移动，到达静电极的一侧，且动电极与静电极分离至特定的位置，则该开关完成了另一次合分动作。